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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftauen
und Aufwärmen von tiefgekühlten Lebensmitteln, bei dem das Tiefkühlgut nach Einbringung
in eine mit Schaltvorrichtungen, Luftumwälzungsvorrichtungen und Heizeinrichtungen
ausgerüstete Kammer gebracht wird.
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Es ist bekannt, tiefgefrorene Güter in einer Auftaukammer mit Hilfe
von durch Gebläse in der Kammer umgewälzter Luft zu entfrosten, wobei gemäß der
deutschen Auslegeschrift 1038 889 zur Erzielung von symmetrischen Verhältnissen
für die Beheizung des tiefgekühlten Gutes die Strömungsrichtung der Umwälzluft des
Auftauvorgangs mehrfach gewechselt werden soll. Man will hierdurch erreichen, daß
zumindest im Zeitmittel alle Raumteile der Auftaukammer gleichmäßig mit Warmluft
in Berührung gelangen.
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Es ist auch aus der deutschen Auslegeschrift 1181344 bekannt, die
Temperatur der die Beheizung verursachenden Heizelemente mit sich automatisch einstellenden
Schaltorganen zu steuern.
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Das französische Patent 1371538 sowie das den gleichen Gegenstand
betreffende deutsche Gebrauchsmuster 1884 15l beschreiben eine Vorrichtung
bzw. ein Verfahren zum Auftauen von Tiefkühlgut, welches direkt einer Wärmestrahlung
unterworfen werden soll, deren Temperatur jeweils im umgekehrten Verhältnis zur
Temperatur des aufzutauenden Gutes gehalten werden soll. Dies wird dadurch erreicht,
daß die Heizelemente selbst als Stellflächen für das Gut ausgebildet sind und in
geringem Abstand übereinander in der Auftaukammer so angeordnet sind, daß der Abstand
zwischen den aus Heizelementen gebildeten Stellflächen gerade ausreicht, um das
zu erwärmende Gut zwischen die Elemente zu bringen. Durch quasi direkten Wärmeübergang
soll sich innerhalb des Gutes ein sehr schneller Temperaturanstieg ergeben. Im Heizkreis
der Heizelemente liegt ein durch einen Thermostat betätigbarer Schalter. Der Thermostat
trennt den Schalter, wenn die Heizelemente 150° C erreicht haben, und zwar so lange,
bis die Temperatur mit einer bestimmten Zeitkonstante auf beispielsweise 120° C
abgesunken ist. Falls die gewünschte Temperatur im Tiefkühlgut noch nicht erreicht
sein sollte, erfolgt ein erneutes Aufheizen auf 150°C. Die gesamte Aufheizzeit kann
durch einen Zeitschalter geregelt werden, der schließlich nach erfolgtem Auftauen
des Gutes den Heizkreis trennt und gegebenenfalls nur noch einen Heizkreis zum Warmhalten
des aufgetauten Gutes in Betrieb hält.
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Bekannt sind auch bereits Auftauschränke, die aus einem isolierten
Gehäuse bestehen, in das zur Aufnahme des Stückgutes dienende Roste oder Körbe eingesetzt
sind. Die Umwälzung der beheizten Auftauluft kann durch Lüftergebläse erfolgen.
Um die Luft einwandfrei zwischen die einzelnen durch die Roste od. dgl. gebildeten
Auftaufächer zu führen, können in der Kammer zusätzliche Luftleitbleche vorgesehen
werden, welche die Warmluftströmung an den Seiten der Fächer entsprechend umlenken.
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Diese bekannten Verfahren und Auftauvorrichtungen haben den Nachteil,
daß örtliche Überhitzungen auf den Oberflächen des zu entfrostenden Gutes kaum vermieden
werden können, und zwar insbesondere dann, wenn ein schnelles Auftauen erforderlich
bzw. erwünscht ist. Dies führt besonders bei Nahrungsmitteln oft zur Bildung von
Ablösungen und Blasen auf . deren Oberfläche. Die Folge hiervon ist ein unschönes
Aussehen des Gutes nach dem Auftauen, während außerdem noch andere Qualitätsmerkmale,
wie Vitamingehalt und Geschmack, beeinträchtigt werden.
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Die Ursache für diese Nachteile ist vor allem darin zu sehen, daß
die Erhitzung des Gutes auf hohe Temperaturen bisher durch einen kontinuierlichen
Aufheizvorgang über einen längeren Zeitraum erfolgte. Es ist offensichtlich, daß
hierdurch zunächst die Gutoberfläche' unmittelbar durch hohe Temperaturen beeinflußt
wird, die erst langsam in das Gutinnere eindringen können. Während dieses Vorgangs
steht allerdings die Gutoberfläche ständig unter dem ungünstigen Einfluß der hohen
Temperatur der Beheizung.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese aufgezeigten Nachteile
zu beseitigen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfrosten und Aufwärmen
von Tiefkühlgut zu schaffen, durch das bzw. die eine äußerst schonende Behandlung
des Gutes gewährleistet ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird das eingangs erwähnte Verfahren so
ausgebildet, daß das Tiefkühlgut in einer Folge von durch festgelegte Zeitintervalle
unterbrochenen, aus Wärmestrahlimpulsen bestehenden Beheizungen von solcher Intensität
und Dauer unterworfen wird, daß bei jedem Strahlungsimpuls die Temperatur unmittelbar
an der Oberfläche des Kühlgutes erhöht wird, und daß die Dauer jedes Zeitintervalls
so geregelt wird, daß ein wesentlicher Teil der vom jeweils vorausgegangenen Strahlungsimpuls
im Tiefkühlgut absorbierten Wärmemenge entweder in das Innere des Tiefkühlgutes
abströmen oder von dessen Oberfläche mittels auf eine vorbestimmte Temperatur eingestellter
zirkulierender Luft kontinuierlich nach außen abströmen wird. Die Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einer das Tiefkühlgut aufnehmenden Kammer
mit elektrisch betriebenen Luftumwälzvorrichtung und Heizeinrichtungen und ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen mittels eines zyklisch arbeitenden Regelmechanismus
so in einem Heizstromkreis geschaltet werden, daß sie periodisch mit Heizstrom beschickbar
sind, und die die Temperatur der umgewälzten Luft regelnden Steuereinrichtungen
aus einer so zwischen zwei Stellungen verstellbaren Klappe bestehen, daß bei einer
Klappenstellung die Luft wiederholt in der Kammer umgewälzt wird, und daß bei einer
anderen Klappenstellung Luft aus der Kammer abströmt und zusätzlich Luft in die
Kammer eingesaugt wird.
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Das Grundprinzip der Erfindung besteht also darin, die Oberflächen
des Tiefkühlgutes mit kurzzeitigen infraroten Wärmeimpulsen zu beschicken und gleichzeitig
eine relativ niedrige gesteuerte Temperatur der das Gut umgebenden Luft aufrechtzuerhalten.
Die verwendeten Heizelemente werden beispielsweise 7,5 Sekunden betrieben und danach
die gleiche Zeit nicht betrieben, und zwar in sorgfältig gesteuerten Zyklen. Kühlluft
wird dabei über das Gut geleiet, um Konvektionswärme abzuführen. Auf diese Weise
kann eine gesteuerte Menge an Wärmeenergie von hoher Intensität der Gutoberfläche
während jeder Beheizung zugeführt werden, und diese Wärme dringt insbesondere während
der Beheizungspause in das Gutinnere. Während des Auftauvorgangs nimmt das Innere
des Gutkörpers ausreichend Wärme von
der äußeren Lage bzw. Außenfläche
des Gutkörpers auf, um den gesamten Körper in die Nähe der Tautemperatur zu bringen.
Im Idealfall erreicht der aufzutauende Gutkörper die Tautemperatur, bevor seine
äußere Schicht überhaupt aufgetaut ist. Die Schmelzwärme ist hierbei wesentlich
im Vergleich zu der Wärmemenge, die zum Anheben der Guttemperatur erforderlich ist.
Wie praktische Versuche gezeigt haben, wird der genannte Idealfall nahezu erreicht,
da der Gutkörper, wenn er völlig aufgetaut ist, auf seiner Oberfläche keine wesentlich
höhere Temperatur hat als in seinem Inneren. Dies ist der entscheidende Vorteil
des vorgeschlagenen Verfahrens.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g.1 eine Vorderansicht in teilweisem Schnitt einer Ausführungsform der Kühlkammer
nach der Erfindung, F i g. 2 eine Darstellung im Schnitt nach Linie 2-2 der F i
g. 1 mit einem beweglichen Wagen in der Kammer, F i g. 3 eine Vorderansicht des
Steuerbretts, welches am oberen Ende der Kammer nach F i g. 1 liegt, F i g. 4 ein
Schnittbild nach Linie 4-4 in F i g. 1, F i g. 5 eine schematische Darstellung der
Vorrichtung nach der Erfindung und der elektrischen Systeme zusammen mit den Steuereinheiten,
F i g. 6 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform nach der Erfindung,
F i g. 7 eine schematische Darstellung des Kühlsystems nach F i g. 6, F i g. 8 ein
vertikales Schnittbild in vergrößertem Maßstab nach Linie 8-8 in F i g. 9, F i g.
9 einen Schnitt entsprechend der Linie 9-9 der F i g. B.
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Gemäß den Darstellungen weist die Vorrichtung 2
eine Kammer
4 mit einer Schwingtür 6 auf und hat ein Paar Schienen 8 (F i g. 1) für einen Schubwagen
10 (F i g. 2). Der Wagen 10 hat einen starren rechtwinkeligen Rahmen
mit vier Eckpfeilern 12 und vier Rädern, wobei zwei Räder 14 an der rechten und
zwei Schwenkrollen oder drehbar gelagerte Räder 16 an der linken Seite liegen. Wenn
also die Tür 6 geöffnet ist, kann der Wagen in die Kammer hinein-und wieder herausgeschoben
werden, wobei die Räder auf den Schienen 8 laufen, wie in F i g. 2 gezeigt
ist. Der Wagen 10 hat elf offene Drahtfächer 18,
die entfernbar auf
den Eckpfeilern 12 getragen werden und für das Lagern von Nahrungsmitteln geeignet
sind, die aufgetaut und gewärmt werden sollen. An der Rückwand 20 der Kammer
4 sind zwölf Heizelemente 22 starr angeordnet, die aus rohrförmigen, mit
Metall gefütterten, elektrischen Heizkörpern bestehen, von denen jeder aus einem
kontinuierlichen Element besteht, welches so geformt ist, daß vier miteinander verbundene
longitudinale Teile entstehen. Die Heizelemente und Fächer 18 sind so angeordnet,
daß jedes Fach nahezu 2,5 cm oberhalb und 8,75 cm unterhalb eines Heizelementes
liegt. Also wird eine normale Nahrungsmittelpackung auf einem Fach im wesentlichen
in der Mitte zwischen zwei Heizelementen liegen. Die Fächer aus offenem Drahtgeflecht
erlauben das Durchströmen der Strahlungshitze von den Heizelementen auf die Packungen
vom Boden aus, und jede Packung ist direkt dem Heizelement über ihm ausgesetzt.
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Nach F i g.1 ist eine Blechplatte 24 als Futter vorgesehen, welche
einen vertikalen Luftdurchgang bzw. -kanal 25 zwischen der Ausfütterung und der
linke Kammerwandung schafft, und eine ähnliche Ausfütterung 26 ist an der
rechten Seite zur Bildung des Durchgangs 27 vorgesehen. Eine im räumlichen Abstand
von der oberen Wandung 30 angeordnete obere Ausfütterung 28 bildet
einen Durchgang 29.
Die obere Wandung 30 hat eine Luftauslaßöffnung
32 und eine Lufteinlaßöffnung 34, und zwischen diesen Öffnungen liegt
ein Blechverschluß 36 (im Querschnitt in F i g. 1 und in teilweisem Schnitt in F
i g. 2 gezeigt), welcher den Luftkanal 29 blockiert. Ein Paar Gebläse 38
saugt Luft vom Auslaßdurchgang 32 an und leitet sie nach rechts um, wo sie durch
einen Dämpfer bzw. eine Klappe 40 nach unten durch den Lufteinlaßkanal34
zum vertikalen Kanal 27 geleitet wird.
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Die Ausfütterung 24 hat eine Anzahl Luftöffnungen 42, und die Ausfütterung
26 hat gleiche Luftöffnungen 44 (F i g. 1). Also bringen, mit der Klappe 40 in der
dargestellten Stellung, die Gebläse 38 die Luft vom oberen Kanal
29 durch die Gebläse und darauf nach unten durch den Kanal 27, wo
sie über die Auslässe direkt auf die Fächer und die daraufliegenden Nahrungsmittelpackungen
verteilt wird. Die Luft strömt durch die Kammer und durch öffnungen 42 in
den Kanal 25, durch den sie nach oben zum Kanal 29 strömt. Wie noch
weiter unten ausführlicher beschrieben wird, kann die Klappe 40 in ihre horizontale
Lage, die in gebrochenen Linien dargestellt ist, so gebracht werden, daß Luft aus
den Gebläsen nach außen oberhalb der Klappe ausströmt und daß Außenluft unterhalb
der Klappe angesaugt wird und somit nach unten durch den Kanal 24 strömt, von wo
aus sie weiterströmt, wie oben beschrieben wurde. Ein Luftfilter 46 liegt dabei
im Kanal 34.
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Am oberen Ende des Luftkanals 25 liegt der Verdampfer
48 eines Kühlsystems mit einem Motorkompressor 50 und einem Expansionsventil
52. Der Kondensator 53 für das Kühlsystem ist in den F i g. 1 und 2 nicht
gezeigt. Das untere Ende des Durchgangs 25 ist mit einer Kondensatpfanne
54 versehen, in der sich das Kondensat vom Verdampfer 48 sammelt und
von wo aus es über eine Leitung 56 abgeführt wird. Wenn also ein Wagen mit Nahrungsmitteln
in die Kühlkammer gestellt wird, wird das Kühlsystem in Betrieb gesetzt, um die
gewünschte Lufttemperatur aufrechtzuerhalten, und die Gebläse 38
wälzen die
Luft beständig um, wobei die Klappe 40
vertikal gestellt ist, wie in ausgezogenen
Linien dargestellt ist. Wie noch später näher erklärt wird, kann das Kühlsystem
während der Zeitperiode, in der die Heizelemente betrieben werden, nicht betätigt
werden, und die Klappe 40 kann in und aus ihrer in gebrochenen Linien dargestellten
Stellung geklappt werden, um die erhitzte Luft abzulassen und an Stelle davon kalte
Luft einzulassen. Auf diese Weise kann die Lufttemperatur in der Kammer auf der
gewünschten Höhe gehalten werden, ohne daß das Kühlsystem arbeitet.
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Nach F i g. 5, in der das Kühlsystem, die elektrische Spannungsversorgung
und die Steuersysteme schematisch dargestellt sind, wird die Hauptstromquelle durch
zwei Leitungen 60 und 62 mit 230 Volt Wechselspannung und eine dreiphasige Spannungsquelle
mit 400 Volt Wechselspannung dargestellt, die mit den Leitungen 64, 66 und 68 verbunden
ist. Die
Heizelemente 22 sind in drei Gruppen miteinander verbunden,
wobei jede Gruppe aus vier Heizelementen besteht, die parallel geschaltet sind.
Die drei Gruppen sind dann durch die drei Schalter eines Relais 70 verbunden,
und zwar über die jeweiligen drei Phasen der Spannungsversorgung mit den Leitungen
64, 66 und 68. Das Relais 70 hat ein Solenoid 72, welches mit
einem Kontakt an die Leitung 62 angeschlossen ist und mit der anderen Seite an die
Leitung 60 über irgendeinen der drei Nockenschalter 74, 76 und
78 eines Programmreglers 80 angeschlossen ist. Somit werden die Heizelemente
durch Schließen eines dieser Nockenschalter betrieben.
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Der Regler 80 arbeitet mit einem mit konstanter Geschwindigkeit
arbeitenden Motor 82, welcher die fünf Nocken über eine Welle 84 antreibt.
Jede dieser Nocken für die Schalter 74, 76 und 78 kann geeignet eingestellt
werden, seinen Schalter für eine ausgewählte Anzahl von Sekunden zu schließen und
dann wiederum den Schalter für eine ausgewählte Anzahl von Sekunden zu öffnen, so
daß ein geregelter impulsweise auftretender Beheizungszyklus durchlaufen wird. Deshalb
gestatten die Nocken für diese drei Schalter der Bedienungsperson, drei unterschiedliche
Impulsbeheizungszyklen einzustellen. Ein von Hand zu betätigender Wahlschalter 86
hat einen Schaltarm 88, der mit der Leitung 60 verbunden ist und von
seiner »Aus«-Stellung, die in der Zeichnung dargestellt ist, in irgendeine Stellung
der drei numerierten Kontakte gedreht werden kann. Diese numerierten Kontakte sind
jeweils mit den Nockenschaltern 74, 76 und 78 so verbunden, daß die
Bedienungsperson den Schaltarm auf den Nockenschalter bringt, der auf den Beheizungszyklus
eingestellt ist, den sie sich auszusuchen wünscht.
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Der Regelmotor 82 ist einerseits mit der Leitung 62 verbunden
und kann geeignet mit seinem zweiten Pol an die Leitung 60 über ein Relais
90 angeschlossen werden, welches ein Solenoid 92 aufweist. Das Solenoid
92 ist ebenfalls mit einem Pol an die Leitung 62 angeschlossen, und mit dem
anderen kann es an die Leitung 60 durch einen Handschalter 94 angeschlossen werden,
der nach rechts aus der dargestellten »Aus«-Stellung in seine »Ein«-Stellung gedreht
werden kann. Der Programmregler weist ebenfalls einen Nockenschalter 96 auf, der
das Kühlsystem und einen Lichtnockenschalter 98 steuert. Das Schließen des Schalters
98 bringt eine Lampe 102 zum Leuchten, wodurch angezeigt wird, daß die Behandlung
beendet ist und daß die Nahrung »Fertig zum Verbrauch« ist. Der Schaltkreis für
die Lampe 102 verläuft von der Leitung 60 über die Lampe und darauf
durch den Schalter auf die Leitung 62. Der Kühlkompressormotor
50 ist einerseits an die Leitung 60 angeschlossen und andererseits
über eine Leitung 100 an den Schalter 96, der mit seinem anderen Pol
wiederum an der Leitung 62 liegt.
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Wie oben gezeigt wurde, steuern die Nocken für die Schalter
74, 76 und 78 die einzelnen impulsweise auftretenden Beheizungszyklen,
indem sie die Heizelemente 22 für eine festgelegte Zeitdauer einstellen und dann
die Heizelemente für eine bestimmte Zeitdauer abschalten. Jedoch steuert der Nockenschalter
98 die gesamte Zeit, während welcher die Beheizung durchgeführt wird, und deshalb
ist sein Nocken so eingerichtet, daß die Anzahl der Beheizungszyklen reguliert werden
kann, denen eine spezielle Menge an Nahrungsmitteln während der Wiederherstellung
bzw. des Auftauens unterworfen wird. Somit wird die Beheizung für eine bestimmte
Menge an Nahrungsmitteln durch Schließen des Handschalters 94 eingeleitet, wodurch
das Relais 90 betrieben wird und der Motor 82 anläuft. Die Heizung wird dann
gemäß einem besonderen Programm betrieben, welches durch manuelles Drehen des Schaltarmes
88 des Schalters 86 eingestellt wird. Wenn die ausgewählte Anzahl von impulsweisen
Beheizungszyklen beendet ist, wird der Schalter 98 durch seinen Nocken geschlossen,
und das Schließen dieses Schalters bewegt einen Arm 104 gegen einen Arm
106 und öffnet den Schalter 94. Gleichzeitig wird die Lampe
102 »Fertig zum Verbrauch« betrieben, wodurch der Bedienungsperson angezeigt
wird, daß die Behandlung beendet ist.
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Die Gebläse 38 erhalten ihre Spannung direkt aus den Leitungen
60 und arbeiten kontinuierlich. Die Klappensteuerung wird durch die Leitungen
60 und 62 über einen Transformator 110 betrieben, und ein thermostatischer
Bimetallschalter 114 liegt in dem Kanal 29, so daß er also auf die Lufttemperatur
anspricht, welche die Luft hat, die durch die Kammer geleitet wird. Eine Leitung
111 verläuft von der Sekundärseite des Transformators direkt zu einem Klappensolenoid
112, und die andere Seite ist über eine Leitung 113 und einen Schalter
114 mit der anderen Seite des Solenoids verbunden. Wenn das Solenoid
112 nicht in Betrieb ist, wird die Klappe 40 in ihrer vertikalen Stellung
durch eine Feder 116 gehalten, wenn aber das Solenoid betrieben wird, wird
ein Magnetanker 115 nach oben gezogen, so daß die Klappe in ihre horizontale
Lage einschwingt. Somit steuert das Schließen und Öffnen des Schalters
114 das Schwingen der Klappe aus der Stellung nach den F i g. 1 und 5, in
der die Luft zirkuliert, und aus der horizontalen Stellung, wo Luft oberhalb der
Klappe abgelassen wird und kalte Luft unterhalb der Klappe eingesaugt wird.
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Die folgenden Beispiele seien als anschauliche Beispiele für Versuche
angeführt, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren durchgeführt wurden.
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Beispiel 1 Eine einzelne Portion Rindfleisch von hoher Qualität wurde
so gekocht, daß das Innere leicht rot oder rosa war, und wurde dann eingefroren
und bei -20°C für eine längere Periode eingelagert. Das Fleisch wurde dann aus dem
Lagerraum genommen und sogleich in einer abgeschlossenen Kammer in einem Behälter
nahezu 5 cm unter einem rohrförmigen, gefütterten elektrischen Heizer bzw. Heizelement
aufgestellt. Das Heizelement wurde bei Impulsen von 15 Sekunden Dauer betrieben,
wobei jeder ein Intervall von 140 Sekunden aufwies, und zwar zwischen dem Ende eines
jeden Impulses und dem Anfang des nächsten. Der vollständige Beheizungszyklus dauerte
mit anderen Worten 155 Sekunden, und zwar eine »Ein«-Periode von 15 Sekunden, während
welcher das Heizelement betrieben wurde, und eine »Aus«-Periode von 140 Sekunden,
während welcher das Heizelement ausgeschaltet war. Am Ende des achten derartigen
Beheizungszyklus hatte die Temperatur direkt unter der Oberfläche des Fleisches
0° C erreicht, wie durch ein Thermoelement angezeigt wurde, welches 0,78 mm unter
der Oberfläche
des Fleisches angebracht war. Diese Temperatur wuchs
sehr schnell während des ersten Zyklus ausgehend von -20° C und lief durch -17,7°
C bei nahezu 10 Sekunden nach Beginn des Zyklus. Die Temperaturen in Grad Celsius
am Ende der jeweiligen Beheizungszyklen waren -20, -11,5, -9, -6,5, -5,5, -4, -2,2
und Null. Während der anfänglichen Zyklen stieg die Temperatur ungefähr beständig
an, während der »Aus«- und »Ein«-Perioden aber, als die Temperatur zwischen -5,5
und 0° C lag, fand der Temperaturanstieg vor allem während »Ein«-Perioden statt,
d. h. als die Heizelemente betrieben wurden. Die Temperatur in der Mitte des Fleisches,
d. h. 1,25 cm unterhalb der Oberfläche, folgte einem beständigeren Bild mit einer
im wesentlichen gleichförmigen Temperaturanstiegsrate sogar während der wirksamen
Auftauzone. Beispiel 2 Eine einzelne Portion gekochter geschnittener Kartoffeln
in Sauce wurde für den Verbrauch zubereitet, darauf eingefroren und bei -17,7° C
für eine längere Zeitdauer eingelagert. Die gefrorenen Kartoffeln wurden darauf
in den Ausgangszustand zurückgeführt bzw. auf die Weise aufgetaut, die mit der im
Beispiel 1 beschriebenen identisch ist. Während die gewünschten Qualitäten der wiederhergerichteten
Kartoffeln erlangt wurden, ist es bezeichnend, daß die Temperaturänderungen in der
Nähe der Oberfläche einem völlig anderen Bild folgten als nach Beispiel 1. Während
jedes Zyklus stieg die Temperatur an der Oberfläche der Kartoffeln nur während der
»Ein«-Periode an. Während des ersten Zyklus erreichte die Temperatur -13,3°C, und
während des zweiten Zyklus erreichte sie -8,9° C. Während des dritten Zyklus stieg
die Temperatur auf -4,5°C, fiel aber während der »Aus«-Periode auf -5,5°C ab. In
den nachfolgenden Zyklen erreichte die Temperatur -1,5°C, fiel aber auf -2,8°C ab,
stieg auf +2,2'C und fiel auf O' C und erreichte 3,3° C und fiel wieder auf
1,1° C ab. Während dieser Zeit stieg die Temperatur in der Mitte der Kartoffel ständig
über die »Ein«- und »Aus«-Periode an, und diese Temperaturen waren am Ende der jeweiligen
Zyklen in Grad Celsius: -13,3, -9,4, -6,5, -5, -3,4, -1,1 und 0.
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Nach dem in F i g. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Auftaueinheit
202 eine normalerweise rechtwinklige Kammer 203 auf und wird am Boden von
vier Füßen 204 getragen. In der Nähe des oberen Endes der Vorderwand liegt eine
rechtwinkelige Öffnung 206, die durch eine Tür 205 verschlossen ist, welche mit
einem Gelenk 207 an ihrer Bodenkante angelenkt ist. Ein Stangengriff oben an der
Tür kann ergriffen werden, um die Tür nach außen zu klappen und einen Zugang zum
oberen Raum der Kammer zu schaffen. Wie in F i g. 8 gezeigt ist, ist in der Kammer
ein endloser Förderer 208 angebracht, dessen Oberteil 209 bzw. oberer Trum
sich von links nach rechts bewegt und dessen unterer Trum mit 211 bezeichnet ist.
Die Enden des Förderers ragen so über die Spitze oder das Oberteil der Kammer hervor,
daß das obere Trum 209 bei 214
und 216 frei liegt, und hieran angrenzend
liegen direkt über dem Förderer zwei Öffnungen, welche normalerweise durch Hängetüren
210 und 212 verschlossen sind. Die Türen 210 und 212 werden an ihren
oberen Ecken jeweils von Gelenken 213 und 215 getragen und werden durch Schwerkraft
in die dargestellte vertikale Lage gezwungen, so daß im Normalzustand ihre Öffnungen
geschlossen sind.
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Der Förderer 208 ist von der Art der offenen Förderer und wird
durch im Abstand parallel angeordnete Stangen oder Stäbe gebildet (s. ebenfalls
F i g. 9), die sich transversal zum Förderer erstrecken und an ihren Enden durch
ineinandergreifende Endteile oder Gelenke gehalten werden. Der Förderer wird an
der linken Seite von einem Paar Kettenräder 218 getragen, die mit den Gelenken im
Eingriff stehen, und ein ähnliches Paar Kettenräder 220 trägt und treibt den Förderer
an der rechten Seite an. Die Kettenräder 218 und 220 liegen jeweils
auf Wellen 222 und 224, die drehbar in Lagern an den Enden der Wellen liegen.
Der Förderer wird durch ein Kettenrad 228
auf der Welle 224, eine Kette
226 und ein Kettenrad 230 angetrieben, welches wiederum durch einen Antriebsmotor
232 angetrieben wird. Die Antriebsvorrichtung besteht aus einem elektrischen Motor
und einem Untersetzungsgetriebe sowie Mitteln zur Steuerung der Geschwindigkeit,
mit der das Förderband angetrieben wird.
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Innerhalb des Oberteils der Kammer über dem Förderer liegt einstellbar
eine obere Heizanordnung 234, und starr befestigt unter dem oberen Trum 209 des
Förderers liegt eine untere Heizanordnung 236. Unterhalb der Heizanordnung 236 ist
eine entfernbare Pfanne 238 vorgesehen, welche an ihren Enden durch Klammern
235 getragen wird und welche durch gleitendes Verschieben von der Rückseite der
Kammer entfernt werden kann. Auf ähnliche Weise wird durch Klammern 237 unterhalb
der oberen Heizanordnung 234 ein Maschenschirm 239 aus Draht gehalten.
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Die Heizvorrichtung 234 wird durch einen starren, rechtwinkeligen
Rahmen oder ein Gehäuse 241 dargestellt, welches aus Blech mit einer oberen Wand
243 und mit nach unten gerichteten Kreisflanschen besteht bzw. versehen ist.
Parallel zur Bewegungsrichtung des Förderers und innerhalb der Vorrichtung
234 liegen sechs Widerstandsheizelemente 245
aus Blankdraht, von denen
jedes fest in einem zylindrischen Quarzrohr 247 angebracht ist. Die Rohre
und Widerstandselemente sind entfernbar an ihren Enden im Gehäuse 241 befestigt.
Alle Heizelemente sind elektrisch parallel geschaltet, und es ist ein elektrischer
Schaltkreis vorgesehen, durch den sie mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden
sind.
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Die Heizanordnung 234 wird an jeder ihrer Ecken durch eine Schwenkklammer
249 getragen, welche einen vertikalen Teil aufweist, dessen unteres Ende bei 251
gelenkig am Gehäuse 241 gelagert ist und der einen rechtwinkeligen horizontalen
Teil 253 aufweist, der mit einem Knopf 255 versehen ist. Nach F i g. 9 hat
die Wand 257 einen vertikal verlaufenden Schlitz 259 mit drei vergrößerten
kreisförmigen Teilen 261, 263 und 265, die untereinander durch enge Schlitze 267
verbunden sind. Die im Durchmesser reduzierten Enden der Knöpfe 255 (F i g. 3) sind
so eingerichtet, daß sie in irgendeinen der vergrößerten Abschnitte 261, 263 oder
265 einrasten können, und bei dieser Stellung wird diese Ecke der Heizanordnung
im Bereich ihres zugehörigen Knopfes von der Wandung 257 durch die Klammer
249 abgestützt. Wenn es jedoch erwünscht ist, die Höhe der Heizanordnung
zu verändern, zieht die Bedienungsperson außen an den zwei Knöpfen 255 an einem
Ende der
Kammer und übt eine anhebende Kraft aus. Der horizontale
Teil 253 der Klammern wird sich frei in den engen Schlitzen 265 bewegen, so daß,
wenn die zwei Knöpfe 255 an einem Ende der Heizanordnung außen gezogen werden, die
Bedienungsperson dieses Ende der Heizanordnung in irgendeine der drei auszuwählenden
Stellungen bewegen kann. Das andere Ende der Heizanordnung wird darauf auf gleiche
Weise auf die neue Höhe gebracht. In F i g. 9 ist die Heizanordnung in ausgezogenen
Linien in ihrer niedrigsten Stellung dargestellt, während die gebrochenen Linien
ihre oberste Stellung darstellen.
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Die untere Heizanordnung 236 weist einen rechteckigen Rahmen
269 und sechs Heizelementanordnungen 245, 247 auf, die mit denen der oberen Heizanordnung
identisch sind. Jedoch ist, wie schon erwähnt wurde, eine Pfanne 238 unterhalb der
Heizelemente angeordnet und reflektiert die Wärmestrahlung nach oben, während die
obere Wandung 243 die Wärmestrahlung nach unten reflektiert.
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Am Boden der Einheit liegen zwei Gebläse 240
mit elektrischen
Motoren 248, welche Luft durch eine geschlitzte Anordnung 250 und
ein Filter 242
ansaugen und sie nach oben durch eine Luftkühlkammer
244 leiten, von deren oberen Ende sie horizontal durch eine Öffnung
246 (F i g. 9) abgeführt wird. Die Luft strömt über und um die Nahrungsmittel
auf dem Förderer herum und strömt dann nach unten zur gegenüberliegenden Ecke des
Förderers und wird darauf durch eine Öffnung 252 im Boden der Kammer abgeleitet.
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In der Kammer 244 liegt ein aus mit Lamellen versehenen Schlangen
bestehender Verdampfer 254, welcher die Luft abkühlt, wenn sie nach oben strömt.
Der Verdampfer 254 ist ein Teil eines Kühlsystems, welches in einem Gehäuse
im Boden der Kammer in einer Einfassung 256 liegt, welche einen Grill 258
hat (F i g. 6), durch den kühlende Luft fließen kann. Wie schematisch in F i g.
7 dargestellt ist, besteht das Kühlsystem aus einem Kompressor 260, einem luftgekühlten
Kondensator 262, einem Behälter 264, einem Expansionsventil 266 und dem Verdampfer
254.
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Wie oben beschrieben wurde, bewegt sich der Förderer von links nach
rechts (F i g. 8), und sobald eine Nahrungsmittelpackung sich nach rechts vom Punkt
214 aus auf den Förderer bewegt, stößt sie die Tür 210 genügend weit auf,
so daß die Packung durchlaufen kann. Die Packung wird dann mit niedriger Geschwindigkeit
durch die Auftauzone getragen und wird der pulsierenden Strahlung der Heizanordnungen
234 und 236 ausgesetzt. Das Maß der Bewegung und das Impulsprogramm ist so gewählt,
daß die Nahrung vollständig aufgetaut ist, wenn sie die Tür 212 auf der rechten
Seite erreicht. Die Pakkung schwingt diese Tür aus ihrer vertikalen Lage genügend
weit heraus, so daß sie hindurchlaufen kann, und die Bedienungsperson entfernt die
Pakkung vom Förderer bei 216. Unter gewissen Umständen können Fördermittel
vorgesehen werden, um die Packungen automatisch abzunehmen, sobald diese beim Punkt
216 austreten.
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Die Wärme von der oberen Heizanordnung 234 strömt durch den Schirm
239 und wird direkt auf die Nahrung auf dem Förderer geleitet. Die Wärme vom Boden
aus, d. h. die Wärme, die von der unteren Heizanordnung kommt, strömt durch das
untere Trum des Förderers auf die Bodenfläche der Pakkungen. Der Zwischenraum zwischen
den Stangen ist relativ groß, und die kleinen zylindrischen Stangen stören nicht
den Wärmedurchgang. Irgendwelche Teile, welche durch den Förderer fallen, gelangen
zwischen den Heizelementen nach unten hindurch in den Behälter 238, der entfernt
und gesäubert werden kann, wenn es erforderlich ist.
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Der konstante Strom von kalter Luft durch die Auftauzone hält die
gewünschte Umgebungstemperatur in dieser Zone aufrecht. Somit werden die Nahrungsmittelpackungen
durch die impulsweise auftretende Strahlungswärme entsprechend dem vorher festgelegten
und variablen Programm erhitzt. Das Programm wird durch eine Steuerknopfanordnung
280 (F i g. 6) eingestellt, mittels der die Bedienungsperson die Frequenz
und die Dauer der Heizimpulse steuern kann. Wie oben aufgezeigt wurde, wird die
obere Heizung auf und nieder bewegt, um die Intensität der Wärmestrahlung zu steuern.
Die Quarzrohre 247 schützen die Heizelemente vor dem Abkühleffekt der umgebenden
Luft, so daß eine gleichmäßige Strahlung erreicht wird. Alle Heizelemente sind für
eine festgelegte Sekundenzahl eingestellt und werden dann für eine bestimmte Sekundenzahl
ausgestellt. Es wurde oben gezeigt, daß das Maß der Bewegung des Förderers ebenfalls
reguliert wird, so daß die Nahrung der impulsweise auftretenden Hitze für eine gewünschte
Zeitdauer unterworfen wird. Rechts von der Knopfanordnung 280 liegen vier
von Hand zu betätigende Steuerknöpfe, welche folgende Funktionen anlaufen lassen
bzw. beenden: Kühlung 282, Erwärmung 284, Förderer 286 und Gebläse
oder Luftzirkulation 288.
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Außer den anderen Steuermerkmalen hat die Bedienungsperson die Möglichkeit,
die Nahrungsmittelpackungen in irgendeiner ausgewählten Lage auf den Förderer anzuordnen,
indem sie die Tür 205 (F i g. 6) nach unten aufstößt und durch die Öffnung
206 einfüllt. Zu diesem Zweck kann eine Ziffernkalibrierung oder eine andere
Anzeige oberhalb der Öffnung 206 als Anleitung für die Bedienungsperson angebracht
werden. Die Erfindung sieht ebenfalls vor, daß eins oder mehrere der Heizelemente
durch einen Schirm oder Schirme für einen bestimmten Teil ihrer Längen abgedeckt
werden können. Mit einer derartigen Anordnung werden z. B. auf einer Seite des Förderers
liegende Nahrungsmittel einer geringeren Wärmemenge unterworfen als solche, die
in der Mitte oder auf der anderen Seite des Förderers liegen.
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Die wissenschaftliche Basis der erreichten Ergebnisse ist noch nicht
einwandfrei geklärt, aber trotzdem wird angenommen, daß die folgende Erklärung für
das Verständnis der Erfindung wichtig ist und eine Erklärung für gewisse vorteilhaft
erscheinende Erscheinungen gibt, die sich durch die Verwendung der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung ergeben.
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Das Grundprinzip der Erfindung scheint darin zu liegen, die Nahrungsmittel
einer »impulsförmigen oder fluktuierenden Beheizung« zu unterwerfen, was in diesem
Zusammenhang bedeutet, daß die Beheizung entsprechend einem vorher festgelegten
Zeitschema oder Programm in Form einer Reihe von Zeitzyklen erfolgt, wobei jeder
Zyklus eine »Ein«-Periode von intensiver Beheizung beinhaltet, worauf eine »Aus«-Periode
ohne Beheizung erfolgt.
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Die Strahlungswärme wirkt wie Licht, so daß sie durch transparente
Umhüllungen dringt und von den
oberen Lagen des Gefriergutes und
nicht transparenten Umhüllungen aborbiert wird. Die Temperatur jeder Oberflächenlage
wird dadurch in sehr schnellem Maß erhöht. Wenn jedoch die Beheizung während der
»Aus«-Periode unterbrochen ist, wird die Wärme von der Oberflächenlage durch Leitung
in das Innere des Nahrungsmittels eindringen. Somit wird während des Programms mit
den Heizzyklen dem Gut Wärme zugeführt, bis dieses vollständig aufgetaut ist. Während
der »Ein«-Periode wird jedoch die Temperatur der äußeren Lage nicht so stark erhöht,
daß zu beanstandende Änderungen im Tiefkühlgut auftreten. Die Beheizungszyklen haben
eine solche Dauer, daß ein schnelles Auftauen des Nahrungsmittels geschaffen wird,
wobei eine ausreichende Anzahl von Heizzyklen durchgeführt wird, um das Gut auf
die gewünschte Temperatur zu bringen, bei der es aufbewahrt werden kann. Andererseits
kann es auch weiter beheizt werden.
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Innerhalb der Zeitperiode, wenn ein bestimmter Teil des Nahrungsmittels
die Tautemperatur erreicht, können, wie anzunehmen ist, bestimmte kristalline oder
gefrorene Säfte aufgetaut und wieder gefroren sein, insbesondere in der Nähe der
Oberfläche, wo die Wärme zur Anwendung gelangt: Die Erfahrung mit verschiedenartigen
Nahrungsmitteln hat jedoch gezeigt, daß ein solches Auftauen und erneutes Gefrieren
den Nahrungsmitteln nicht schadet, wenn man für eine geeignete Steuerung der Zyklen
sorgt. Hier sei noch darauf hingewiesen, daß die Erfindung einen weiteren Betriebsbereich
zuläßt, dadurch, daß nachfolgende Faktoren variiert werden können: die relativen
Längen der Heizungs- und Nichtbeheizungsperioden jedes Zyklus; die Gesamtlänge jedes
Zyklus; die Intensität der Beheizung und die Gesamtmenge der wirksamen Heizenergie,
die vom Bewegungsmaß des Förderers und der Entfernung abhängt, die das Nahrungsmittel
in der Zone zurücklegt.
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Es sollte darauf hingewiesen werden, daß Strahlungswärme sehr vorteilhaft
dadurch ist, daß sie Wärme der Oberflächen der Nahrungsmittel in gesteuerter und
abhängiger Weise zuführen kann.
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Transparente Umhüllungen erlauben dabei den Durchgang der Strahlungswärme
mit beachtlicher Wirksamkeit, ohne die Verpackungen zu zerstören. Außerdem kann
die Wärme mit relativ hoher Intensität geliefert werden und kann sehr schnell ein-
oder ausgestellt werden.
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Nach dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde die Nahrung
in die Kammer mit einer Temperatur, die unter dem Gefrierpunkt lag, eingebracht
und nachfolgend auf Verbrauchstemperaturen erhitzt. Nach dem Auftauen wurden die
Nahrungsmittel bei einer Temperatur eingelagert, welche es ermöglichte, daß sie
lagerfest bei einer Temperatur, die über dem Gefrierpunkt liegt, blieben. In diesem
Zustand können Nahrungsmittel durch Strahlungswärme oder Konvektion erhitzt werden,
oder sie können elektrisch mit Hochfrequenzbeheizung erhitzt werden. Wenn jedoch
Nahrungsmittel im aufgetauten Zustand gespeichert werden, ist es sehr einfach, sie
auf Verbrauchstemperatur zu erhitzen, indem die mit impulsweiser Wärmestrahlung
arbeitende Vorrichtung verwendet wird. Außerdem ist es nicht notwendig, die Nahrung
für eine Zeitdauer nach dem Auftauen einzulagern, und das »Programm« oder der vorher
festgelegte Zeitzyklus kann so ausgearbeitet werden, daß die Beheizung vom Zustand
der gefrorenen Nahrung bis zur völlig erwärmten Nahrung festgesetzt wird. Die pulsierende
Hitze und die Luftzirkulation stellen sicher, daß die Verpackungsmaterialien nicht
zerstört werden, wenn auch die Nahrungsmittel bis zum Verbrauchszustand erhitzt
werden. Die Nahrung behält ebenfalls ihre Farbe und ihr gutes Aussehen während der
gesamten Behandlung.
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Das Steuerbrett nach F i g. 3 enthält den Wahlschalter 86 zur Auswahl
des besonderen Programms oder des vorher festgelegten Heizzyklus. Also kann die
Bedienungsperson das Programm einfach abwandeln, indem sie den Schalter dreht. Das
Steuerbrett enthält ebenfalls Lampen zur Anzeige des Systemzustandes, wie z. B.,
daß das Kühlsystem arbeitet oder daß die Heizkörper eingestellt sind. Ebenfalls
während der »Aus«-Periode jedes Heizzyklus empfängt die Nahrung Wärme durch Konvektion
von der Luft, die umgewälzt wird, und dieser Zustand wird ebenfalls durch eine Lampe
angezeigt. Am Ende des Zyklus leuchtet die Lampe »Fertig zum Verbrauch« auf und
gibt der Bedienungsperson das Zeichen, daß die Nahrung wieder hergerichtet bzw.
aufgetaut ist. In den zwei oben angeführten Beispielen wurde die Nahrung gekocht
und vor dem Einfrieren für den Verbrauch vorbereitet. Es ist selbstverständlich,
daß auch ungekochtes Fleisch oder andere derartige Produkte eingelagert werden können
und erfindungsgemäß wiederhergerichtet werden können und daß die Bezeichnung »Nahrungsmittel«
in diesem Sinne verwendet wird.